Ambrus
-7 °C
3 °C

Kis világok, elektródák

2004.06.11. 10:30
Az Illinois állambeli Északnyugati Egyetemen "kis világ" idegsejt-hálózatokkal computeren modellezik a rövidtávú memória működésének fontos aspektusait. Egy másik amerikai felsőoktatási intézményben, a Duke-on, a sikeres majomkísérletek után, emberi agyba ültetett elektródákkal távvezérelt rendszereket vizsgálják.
A számítógép és az agy közötti párhuzamok kutatása mellett, a kettő kölcsönhatásait, együttes működésüket is egyre többen tanulmányozzák.

Neuronok hat lépés távolságban

Sara Solla
A rövidtávú emlékezetért, például telefonszámok fejbentartásáért felelős - a tanulásban, tervezésben, valamint más fontos kognitív műveletekben résztvevő - memória az agy prefrontális (előhomloki) kortex nevű részén található. A Yale Egyetemen dolgozó Patricia Goldman-Rakic és munkatársai megállapították, hogy az ottani neuronok képesek két stabil állapot közötti átkapcsolásra (bistability). Miként kontrollálja agyunk az ilyen jellegű tevékenységeket?

A talányt megoldandó, az Északnyugati Egyetem (Evanson, Illinois) egyik kutatócsoportja (Sara Solla, Alex Roxin, Hermann Riecke) neuronokból álló egyszerű hálózattal modellezték a bonyolult folyamatokat, azaz a szóban forgó memória (working memory) viselkedését. A szomszédos idegsejtek rövid ideig egymást aktiválták. Az első aktiváló impulzus hatására léptek működésbe - A régió beindította a B, majd a C régiót, a C pedig újfent az A-t, és így tovább. Bezárult - visszacsatolódott - a hurok, a hálózat legtávolabbi részei között is sikerült összeköttetést létesíteni. A rendszert a második aktiváló impulzus kapcsolta ki. Megvalósult a kettős stabilitás.

Mint minden - főként a társadalomtudományokból ismert - "kis világ" (small world) hálózatnál, a konnektivitás (a részek közötti kapcsolat) ezúttal is meghatározó szerepet játszott. A "kis világok" lényege: teljesen mindegy, mekkora a network - akár a társadalom egésze is lehet -, tetszőlegesen választott két pontját csak néhány lépés, alkalmasint hat kézfogás választja el egymástól, például a mezei halandót az Egyesült Államok elnökétől, vagy Al Pacinotól. Az elméletet sokan vitatják, mások szinte bármire ráhúznák. A memória-működés modellezésénél eddig kétségtelenül funkcionált.

Az Északnyugati Egyetem kísérlete fontos lépés lehet egy, az agy működését felvázoló általános elmélet felé. A számítógépes modell alapján idővel precíz, a kutatásokat tényleg előrébbvivő matematikai leírás várható.

Agy-számítógép interfészek felé

Irányítható-e agyunkkal egy computer, computerizált rendszer, és ha igen, miként? - ezekre a kérdésekre keresik a választ a Duke Egyetem (Durham, Észak-Karolina) Neuromérnöki Központjában. Hiába használunk vezeték nélküli technológiákat, gépeinket egyelőre még gombok szorgalmas nyomogatásával, és nem agyi impulzusokkal működtetjük.

A computerhez hasonlóan, az agy szintén számtalan apró, egymáshoz kapcsolt egységből áll össze. Az információt együtt - zérók és egyek helyett minden-semmi elektromos impulzusokat használva - dolgozzák fel. A Duke-on az agyból leadott jelekkel vezérelt eszközökre, például művégtagokra keresik a megoldást. Hogyan lehetne közös nevezőre hozni a párhuzamok ellenére is (jelenleg még) nagyon eltérően funkcionáló két rendszert? Fontos lépés lenne, ha az adott eszköz vizuális, vagy a tapintóérzékhez tartozó stimulusokkal jelezne vissza. Ha ez megtörténne, az interfész lehetővé tenné a mesterséges szerkezet közvetlen agyi reprezentációját, azaz tényleges testrészként viselkedne.

A Központban nemrég végzett kísérletek során ideiglenesen elektródákat - neurochipeket - ültettek az önkéntesek agyába. A páciensek videojátékokkal foglalatoskodtak, az elektródák rögzítették a leadott jeleket. A speciálisan erre a célra "kiképzett" számítógép a botkormány különböző mozdulatainak megfelelő agyi aktivitásokat igyekezett felfedezni.

Egyelőre a kezdeti stádiumban tartanak, de a tervek hosszútávra szólnak. A jelenleg kábelekkel, huzalokkal, vezetékekkel igencsak Borg-szerű összhatást nyújtó, idővel vezeték nélküli rendszerré finomítandó elektródákkal a későbbiekben mind a négy végtagjukra béna betegek életét szeretnék könnyebbé tenni.

US Virgin Islands

Sosem láttál még ilyen gyönyörű helyet!

Kreuzenstein mesevára

Nézd meg Te is Laczko legújabb fotóit!